浙江長(zhǎng)興發(fā)電公司4×300MW機(jī)組水處理分散控制系統(tǒng)

一：概述
隨著電力市場(chǎng)的進(jìn)一步開放、中國電力改革的不斷深化和廠網(wǎng)分開、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的逐步實(shí)施，如何提高生產(chǎn)效率、降低發(fā)電生產(chǎn)成本、提高控制水平是每個(gè)大型現(xiàn)代化電廠急需解決的問題, 熱工自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展為解決這些問題提供了可能。輔助車間點(diǎn)多面廣， 成為各發(fā)電公司提高控制水平、減員增效的重點(diǎn)。本公司輔助車間包括水處理控制、精處理控制、加藥控制、超濾反滲透控制幾個(gè)控制點(diǎn)，將輔助車間這幾個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)一步優(yōu)化與集中，采用成熟的PLC控制器與以太網(wǎng)控制技術(shù)將這幾個(gè)控制點(diǎn)集中，實(shí)現(xiàn)在輔助控制室對(duì)全廠外圍的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)整。
本公司輔助車間采用的是AB公司的CONTROOOLLOGIX系列的PLC，在化水車間控制室設(shè)5臺(tái)操作員站,其中1臺(tái)兼做工程師站; 在另外設(shè)置2臺(tái)服務(wù)器用來與操作員站通訊，服務(wù)器,同時(shí)兼做通訊接口機(jī),與全廠PI通訊。操作員站均以IFIX3.5(中文版)為操作員操作系統(tǒng),以RSLLGIX5000為組態(tài)平臺(tái)開發(fā)的監(jiān)控軟件運(yùn)行。各控制站和操作員站通過冗余的ＣｏｎｔｒｏｌＮｅｔ網(wǎng)聯(lián)接。
二：輔助車間的系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)組成結(jié)構(gòu)
輔助車間包括鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)、超濾反滲透系統(tǒng)、凈水系統(tǒng)、原水系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、除灰沖渣系統(tǒng)、精處理系統(tǒng)、廢水系統(tǒng)，各系統(tǒng)的控制點(diǎn)及距控制器的距離如下：
鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng) 距控制器100 控制點(diǎn)650個(gè)左右
超濾反滲透系統(tǒng) 距控制器100 控制點(diǎn)600個(gè)左右
凈水系統(tǒng) 距控制器300 控制點(diǎn)550個(gè)左右
原水系統(tǒng) 距控制器500 控制點(diǎn)220個(gè)左右
加藥系統(tǒng) 距控制器100 控制點(diǎn)450個(gè)左右
除灰沖渣系統(tǒng) 距控制器100 控制點(diǎn)100個(gè)左右
精處理系統(tǒng) 距控制器200 控制點(diǎn)550個(gè)左右
廢水系統(tǒng) 控制器500 控制點(diǎn)320個(gè)左右
ＣｏｎｔｒｏｌＮｅｔ網(wǎng)絡(luò)為總線型結(jié)構(gòu),基于生產(chǎn)者/消費(fèi)者模型,各節(jié)點(diǎn)站作為生產(chǎn)者把需要發(fā)送的數(shù)據(jù)按一定格式打包發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上,網(wǎng)絡(luò)上其它各節(jié)點(diǎn)站作為消費(fèi)者按需提取數(shù)據(jù),通信效率高。網(wǎng)絡(luò)通信速率為5Ｍｂｐｓ,傳輸介質(zhì)同為軸粗纜,阻抗為75Ω。網(wǎng)絡(luò)通信電纜與各節(jié)點(diǎn)站之間通過Ｔ型連接器實(shí)現(xiàn)聯(lián)接,安裝和調(diào)試簡(jiǎn)便,連接穩(wěn)固,維護(hù)量小。網(wǎng)段內(nèi)只有2個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)最大傳輸距離為1000ｍ,隨著節(jié)點(diǎn)的增多,最大傳輸距離將減小,其計(jì)算公式為:1000-(Ｎ-2)×16.8ｍ,其中Ｎ為節(jié)點(diǎn)數(shù)。下位機(jī)采用的是AB公司的ControlLogix系列的PLC，PLC控制器采用32位總線的Logix5555，基本內(nèi)存750K，擴(kuò)展內(nèi)存1.5M，通過SRM熱備模塊實(shí)現(xiàn)雙CPU間的互為備用，在PLC的型號(hào)上面實(shí)現(xiàn)了全廠的的統(tǒng)一，上位機(jī)采用的是IFIX3.5的控制軟件，采用OPC通訊方式通過上位機(jī)的以太網(wǎng)連接到控制網(wǎng)上，為輔助車間的連網(wǎng)提供了便利。
輔助車間監(jiān)控網(wǎng)采用“網(wǎng)絡(luò)分層，集中控制”的原則。
（一）網(wǎng)絡(luò)分為以太網(wǎng)層和ControlLogix層，兩者網(wǎng)絡(luò)各司其者，彼此獨(dú)立有相互聯(lián)系。
A：在精處理加藥控制室設(shè)立集中監(jiān)控，對(duì)精處理及加藥進(jìn)行控制和監(jiān)視。以便運(yùn)行在巡檢時(shí)及時(shí)了解精處理及加藥設(shè)備的運(yùn)行狀況。
B：在超濾反超濾反滲透設(shè)立集中監(jiān)控，對(duì)超濾反超濾反滲透設(shè)備進(jìn)行控制和監(jiān)視。以便運(yùn)行在巡檢時(shí)及時(shí)了解超濾反超濾反滲透設(shè)備的運(yùn)行狀況。
C：在水處理控制室設(shè)置集中監(jiān)控，對(duì)鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)（遠(yuǎn)程I/O）、凈水系統(tǒng)（遠(yuǎn)程I/O）、原水系統(tǒng)（遠(yuǎn)程I/O）、除灰沖渣系統(tǒng)（遠(yuǎn)程I/O）、廢水系統(tǒng)（遠(yuǎn)程I/O）控制和監(jiān)視，同時(shí)，通過通訊與各遠(yuǎn)程I/O站聯(lián)系在一起，并對(duì)各遠(yuǎn)程I/O站進(jìn)行控制和監(jiān)視。
D：其他。在需要監(jiān)控的地方設(shè)立監(jiān)控點(diǎn)，在需要時(shí)方便控制和調(diào)整。
（二）以太網(wǎng)層：本層是遠(yuǎn)程控制層，通過交換機(jī)、光纖轉(zhuǎn)換器、光纖與遠(yuǎn)方的電腦連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制和監(jiān)視。同時(shí)，也是也為我們?cè)谶h(yuǎn)程I/O監(jiān)視設(shè)備提供了可能。（也就是拿臺(tái)筆記本與網(wǎng)線通過網(wǎng)卡直接連在ControlLogix網(wǎng)，就可以控制本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)需要控制的設(shè)備）
（三）ControlLogix網(wǎng)層，這是控制的最低層。ControlLogix 的媒介訪問方式充分利用了生產(chǎn)者 / 消費(fèi)者模式的優(yōu)越性，ControlLogix 允許多個(gè)控制器在同一線路上控制 I/O 。這比那些在一個(gè)線路上只能有一個(gè)主站的網(wǎng)絡(luò)有很大的優(yōu)越性。 ControlLogix 還允許多點(diǎn)發(fā)送輸入和對(duì)等數(shù)據(jù)，從而減少了線路上的通訊，提高了系統(tǒng)性能。遠(yuǎn)程I/O與I/O站通過ControlLogix網(wǎng)連接在一起，CNBR是ControlLogix網(wǎng)的通訊卡，每一機(jī)架配一塊CNBR與ControlLogix網(wǎng)連接，機(jī)架上面在配置需要的卡件，比如AI DI DO AO 等（本公司二期綜合水與超濾反滲透在熱備機(jī)架上由2塊CNBR實(shí)現(xiàn)連接，相互獨(dú)立又相互緊密的 連接）。
三：網(wǎng)絡(luò)連接
各遠(yuǎn)程I/O與I/O站之間的連接采用同軸電纜與光纖相結(jié)和的連接方法，距離小于1000米的就用軸電纜，距離大于1000米就使用光纖，注意要選好恰配的設(shè)備（指光纖設(shè)備的選型）。光纖的走向上要走橋架，在有些地方要加裝渡鋅管，盡量解少光纖彎曲。
四：具體實(shí)施
確定使用編程軟件的版本，用ControIFLASH軟件把卡件刷成編程軟件對(duì)應(yīng)的版本。本公司編程軟件用AB公司的RSLLGIX5000，版本13.03,需要投PLC的熱備,卡件對(duì)應(yīng)的版本為:
CPU 13.70
CNBR 5.38.4
SRM 3.39.16
ENBT 3.7.3



輔助車間設(shè)計(jì)的廠家比較多，各廠家都有各自的軟件編制習(xí)慣和方法，要實(shí)現(xiàn)連網(wǎng)控制的統(tǒng)一，就必須有統(tǒng)一的要求：
1：由于是多個(gè)I/O站，以太網(wǎng)卡件也多塊，對(duì)各IO站的IP地址要統(tǒng)一的規(guī)劃，以方便日后的工作。同理，CNBR也有多塊，對(duì)每一塊的站號(hào)也要有統(tǒng)一的規(guī)劃，以免發(fā)生重號(hào)的現(xiàn)象。
本公司各個(gè)CPU的IP地址如下：
192.168,1.11 192.168,1.12 二期精處理CPU
192.168,1.21 192.168,1.22 超屢反滲透CPU
192.168,1.51 192.168,1.52 水處理CPU
192.168,1.61 192.168,1.62 一期精處理CPU
192.168,1.71 一期爐內(nèi)加藥CPU
192.168,1.75 一期精處理再生CPU
192.168,1.48 192.168,1.49是服務(wù)器的IP地址.


其中IP地址的最后是11/12 21/22 51/52 61/62是熱備的CPU ,在主CPU地址為1時(shí),備CPU地址自動(dòng)添加1為2.
在各個(gè)CPU之間,我們使用以太網(wǎng)卡(ENBT)來連接,用ControlLogix網(wǎng)絡(luò)的連接軟件RSLinx連接各遠(yuǎn)程I/O及部分I/O站..
使用RSLinx連接A-B PLC的通訊網(wǎng)絡(luò),首先配置通訊卡,選擇ConFigure Drivers

彈出入下的配置窗口


選擇對(duì)應(yīng)的通訊卡，并進(jìn)行端口配置(可參照附帶的安裝手冊(cè)).







使用RSWho命令查找連接的PLC設(shè)備


　RSWho命令成功的執(zhí)行后，將在設(shè)備列表中列出與本機(jī)連接的所有硬設(shè)備




使用Topic Configoration來進(jìn)行OPC服務(wù)的配置


彈出如下的配置窗口, 做好連接的CPU 的取名,本公司的CPU取名如下:

在Date Source配置框中配置Topic，選擇一個(gè)物理設(shè)備(PLC)，按New按鈕即可建立一個(gè)Topic，在DATA SOURCE中選中你所要連接的物理設(shè)備，選中后，單擊Done即可




做CPU 的冗余連接,






左邊的是數(shù)據(jù)庫名，右邊的是連接的熱備PLC
以上是RSLINX連接PLC的設(shè)置,接下來是服務(wù)器的冗余配置,首先是服務(wù)器的IP地址設(shè)置如下:192.168.1.49及另一臺(tái)服務(wù)器的IP地址: 192.168.1.48。我們運(yùn)行人員操作的畫面是由IFIX制作的，在IFIX的畫面，我們統(tǒng)一節(jié)點(diǎn)叫FIX，在IFIX的系統(tǒng)配置（SCU）里，對(duì)主服務(wù)器節(jié)點(diǎn)叫PRIMARY，對(duì)應(yīng)的備用節(jié)點(diǎn)叫BACKUP，



在SCU的網(wǎng)絡(luò)配置里，選擇的是TCP/IP，設(shè)置的遠(yuǎn)程接點(diǎn)叫FIX，連接的主節(jié)點(diǎn)及備用節(jié)點(diǎn)分別叫PRINARY及BACKUP，






以上是服務(wù)器的配置，其中備用的服務(wù)器與主服務(wù)器配置的一樣，就是節(jié)點(diǎn)的名稱不一樣，即備用服務(wù)器的節(jié)點(diǎn)與主服務(wù)器的節(jié)點(diǎn)的名稱相交換。
以上是IFIX服務(wù)器的配置，其中，IFIX需要跟操作員站進(jìn)行通訊，需要在服務(wù)器的Hosts文件文件進(jìn)行修改，如Windows 2000操作系統(tǒng)，,在其WINDOWS\SYSTEM32\DRIVERS\ETC目錄下尋找Hosts文件，作同樣修改并保存。本公司服務(wù)器的HOSTE文件末增加了：
192．168．1．48 PRINARY
192．168．1．49 BACKUP
192．168．1．41 CX_CR1
192．168．1．42 CX_CR2
192．168．1．43 CX_CR3
192．168．1．44 CX_CR4
192．168．1．45 CX_CR5
其中，192.168.1.48與192.168.1.49是IFIX服務(wù)器的IP地址, 192.168.1.41至192.168.1.45是IFIX的操作員站的IP地址,我們?cè)诜?wù)器的Hosts文件進(jìn)行了修改,在操作員站的Hosts文件也需要進(jìn)行相應(yīng)的修改.在這里不在細(xì)述.
在操作員的系統(tǒng)配置里如下：


網(wǎng)絡(luò)配置如下：


SCADA組態(tài)如下：






浙江長(zhǎng)興發(fā)電公司4×300ＭＷ機(jī)組化學(xué)水處理控制系統(tǒng)具有下列特點(diǎn):(1)各控制站均采用同類型的ＰＬＣ硬件和系統(tǒng)軟件開發(fā)而成;(2)在國內(nèi)首次采用冗余的高速實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)把化學(xué)水處理各子站聯(lián)接起來; (3)方便化水控制系統(tǒng)與PI系統(tǒng)的通訊。

四　結(jié)　論
浙江長(zhǎng)興發(fā)電公司4×300ＭＷ機(jī)組化水處理分散控制系統(tǒng)已正常投運(yùn)1年,達(dá)到了規(guī)劃和設(shè)計(jì)的要求。控制站運(yùn)行穩(wěn)定,維護(hù)量小,程序或參數(shù)可在線修改和下載,不影響控制站的正常運(yùn)行。操作員站漢化圖形界面軟件數(shù)據(jù)更新快,化學(xué)運(yùn)行人員通過聯(lián)接在化學(xué)水處理控制系統(tǒng)主干網(wǎng)上的操作員站可以直接監(jiān)視化學(xué)水處理系統(tǒng)、精處理系統(tǒng)等參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行情況。該系統(tǒng)的成功投運(yùn)可為大型火電機(jī)組新建或改造工程提供經(jīng)驗(yàn)
浙江長(zhǎng)興發(fā)電公司設(shè)備部 鄧衛(wèi)國
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